密度泛函方法研究Nb_2Si_n(n=1～6)团簇

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了两个铌原子掺杂硅团簇的几何和电子结构性质.计算结果表明,Nb2Sim(n=1～6)团簇相对最稳定的结构基本上都保持了Si_(n+2)团簇基态构型的框架,除了Nb_2Si_2团簇外,所有的低能态都是单重态构型.Nb_2Si_3的分裂能最大,在稳定的Nb_2Si_n(n=1～6)团簇中具有最强的热力学稳定性.在Nb_2Si团簇和Nb_2Si_2团簇中,电子转移是从Nb原子向Si原子的;而当n=3～6时,电子转移出现了反转现象,开始从Si原子转移到Nb原子.

Si_n团簇的平面结构和稳定性

用全势能Muffin-Tin轨道分子动力学方法(Full-potentialLinear-muffin-tin-orbitalMolecular-dy-namics,i.e.,FP-LMTO-MD)发现一系列由简单的三角形构成的二维硅团簇的平面结构.笔者已经对这些平面Sin团簇(n≤20)的结构和能量进行了计算.虽然它们的结合能与三维结构相比普遍较小,但却有不同的特性.当其中的原子被人为拉开一定平面距离,再次结构最优化后,发现这些原子又会回到平面内,这表明这些二维结构在平面附近一定厚度内是稳定的,不同的结构有不同的对应厚度.这些平面结构采用三角形网状结构是为了减少悬挂键的数目.

RuSi_n(n=1～6)团簇的结构、稳定性和电子性质的密度泛函研究

运用杂化密度泛函理论方法在（U）B3LYP/Lan L2DZ水平研究了Ru Sin（n=1~6）团簇体系的稳定结构及电子性质.结果发现：Ru Sin（n=1~6）团簇基本保持了纯硅团簇的框架.对原子平均束缚能和分裂能的计算表明,Ru Si6团簇是Ru Sin（n=1~6）团簇中热力学稳定性最强的.对自然电荷分布的研究结果发现,Ru Sin（n=2,4~6）团簇的最低能结构出现电荷反转现象.HOMO-LUMO能隙的研究结果表明掺入钌原子后团簇的化学活性增强了,且Ru Si的化学活性是Ru Sin（n=1~6）团簇最强的.通过对团簇磁矩的研究发现,Ru Si和Ru Si3团簇具有了磁性,其余团簇的总磁矩为零,且Ru Sin（n=1~6）团簇中各原子对团簇总磁矩的贡献不同.

Si_n(n≤30)团簇光谱与电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对Sin(5≤n≤30)团簇的吸收光谱,能隙(HOMO-LUMO)及电子性质进行了模拟分析.硅团簇的吸收光谱计算采用含时密度泛函理论的ALDA内核.结果表明,随着Sin(5≤n≤30)团簇尺寸的增大,团簇的吸收光谱逐渐红移,表现出较强的量子尺寸效应.团簇Sin(5≤n≤30)的吸收峰主要集中在红外光区.团簇的吸收峰主要受团簇的原子个数和电子结构影响.

Nb_2 Si_n^+(n=1～6)团簇的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+(n=1～6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现最低能Nb2Sin+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构.且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Sin+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si3+团簇的热力学稳定性是Nb2Sin+(n=1～6)团簇中最强的.从绝热电离势(AIP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明Nb2Sin+团簇和Nb2Sin团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值.对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+(n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Sin+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si3+团簇外都是半导体性的.由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质.硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性.

W_6Si_n^(0,±)(n=1,2)团簇结构与电子性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论中的杂化密度泛函B3LYP,在Lanl2dz基组水平上对W6Sin0,±(n=1,2)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出了它们的基态构型,并对基态构型的芳香性、磁性及NBO轨道进行了系统的理论分析.结果表明:所有的W6Sin0,±(n=1,2)团簇的基态及亚稳态结构都为立体几何结构,Si-Si之间不成键;aW6Si20,±团簇具有芳香性,其中aW6Si2团簇的芳香性最强;电荷由Si原子向W原子转移;aW6Si1团簇无磁性,aW6Si1+,aW6Si20,±团簇具有弱的铁磁性,aW6Si1-团簇具有弱的反铁磁性;aW6Si20,±团簇比aW6Si10,±团簇的总磁矩大.

Ca_2Si_n(n=1～9)团簇结构、稳定性与光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法，在6-311G （d）基组的水平上研究了Ca2Sin（n=1~9）团簇的平衡几何结构、稳定性与光谱性质。结构优化表明：Ca2Sin团簇的基态绝大多数为立体结构（除了n=1，2）。在获得的最低能量结构基础上计算并分析了掺杂团簇的平均结合能、二阶能量差分、分裂能、能隙与光谱性质与团簇尺寸的变化关系，计算结果发现：Ca原子的掺入使得体系的化学稳定性降低，Ca2Si5，Ca2Si7与Ca2Si9是幻数结构。从光谱性质分析来看，Ca2Si5团簇与Ca2Si9团簇的红外较强吸收峰的个数较多，而Ca2Si7团簇的红外较强吸收峰的个数则较少；Ca2Si5团簇的拉曼只有一个较强峰值且位于低频段内，Ca2Si7团簇与Ca2Si9团簇的拉曼较强峰的个数较多。